АНАЭРОБНАЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 1995 года по МПК C09K3/10 

Изобретение относится к химии полимеров, а именно к анаэробным герметизирующим композициям, используемым в машиностроении и других областях техники для герметизации разъемных неподвижных резьбовых и фланцевых соединений.

В настоящее время в машинах, аппаратах и конструкциях применяются узлы, в которых давление рабочей среды (масла, топлива, газов) достигает 30 МПа. Для надежной работы этих узлов используемые герметизирующие композиции должны обеспечивать надежную герметичность соединений при указанном давлении (отсутствие вытекания рабочей среды из загерметизированного соединения).

Известные герметизирующие композиции не удовлетворяют этому требованию.

Известна анаэробная герметизирующая композиция, содержащая, мас. ч. Смесь уретанметакри- лата 100
Ускоритель полимери-
зации -соль о-бензоил- сульфимида с амином 0,1-5
Стабилизатор аммони-
евую или аминную соль
поликарбоновой кислоты 0,0001-2 Композиция может дополнительно содержать перекисный инициатор.

Эта композиция обеспечивает надежную герметичность резьбовых соединений при давлении 1,5-3,0 МПа [1]
Ближайшим техническим решением является анаэробная герметизирующая композиция, содержащая, мас. ч.

Смесь метакриловых мономеров 100
Инициатор полимериза-
ции, например, гидропер- оксид, пероксид, перэфир 0,01-10
Ускоритель полимериза-
ции, например, смесь
сульфамида о-бензойной кислоты с амином 0,1-5
Стабилизатор, например,
хинон, фенол, производное
щавелевой и этилендиамин- тетрауксусной кислот 0,002-1
Наполнитель, например,
порошок гидратированного кремнезема 0,01-10
Композиция обеспечивает герметичность фланцевых соединений при давлении 6,0-19,0 МПа, это также не удовлетворяет современным требованиям [2]
Целью изобретения является повышение герметизирующей способности композиции.

Достигается тем, что анаэробная герметизирующая композиция, содержащая /мет/акриловый мономер, инициирующую добавку и стабилизирующую добавку, порошкообразный полимерный наполнитель, в отличие от известной, дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное (ПАВ) вещество при следующем соотношении компонентов, мас. ч. /Мет/акриловый мономер 100 Инициирующая добавка 2,0-10,5
Стабилизирующая добавка 0,01-0,5
Порошкообразный поли- мерный наполнитель 5-50
Неионогенное поверх-
ностно-активное вещество 0,5-20
Введение неионогенного ПАВ в анаэробную герметизирующую композицию, содержащую порошкообразный полимерный наполнитель, дало новый эффект повышение герметизирующей способности композиции (см. примеры 1 и 2 табл. 1).

Катионоактивные ПАВ не повышают герметизирующую способность анаэробных герметизирующих композиций (см. пример 5 таблицы 1, где в качестве катионоактивного ПАВ использовали бензилтриэтиламмонийхлорид БТЭАХ), анионоактивные ПАВ нельзя вводить в анаэробные композиции, так как они вызывают быструю полимеризацию композиции при хранении.

В качестве неионогенного ПАВ используют моноалкилфениловые эфиры полиэтиленгликоля формулы:
C_nH_2n+1C₆H₄O(C₂H₄O)_mH,
n 8-10, m 6-7
ОП-7 (ГОСТ 8433-81)
C_nH_2n+1C₆H₄O(C₂H₄O)_mH,
n 8-10, m 10-12
ОП-10 (ГОСТ 8433-81) полиэтиленгликоль моноолеат (олеокс-7) формулы:
C₁₇H₃₃COO(C₂H₄O)_mH, m 7 моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля (ОС-20) формулы:
C_nH_2n+1O(C₂H₄O)_mH, n 14-18, m 20
В качестве порошкообразного полимерного наполнителя используют порошки /со/полимеров, например, фторопласты различных марок (Ф-4 ГОСТ 100007-80, Ф-3, ГОСТ 13744-87, Ф-42, ГОСТ 25428-82, Ф-40, ГОСТ 14906-77), полиэтилен (ПЭВД, ГОСТ 16337-77, ПЭНД, ГОСТ 16338-85), поливинилхлорид (ПВХ, ГОСТ 14039-78).

В качестве /мет/акриловых мономеров используют диметакрилаты /поли/этиленгликолей диметакрилат этиленгликоля (ДМЭГ, ТУ 6-01-543-78), диметакрилат триэтиленгликоля (ТГМ-3, СТП-2-9-88), диметакрилат тетраэтиленгликоля (ТГМ-4, СТП 2-9-88), диметакрилат полиэтиленгликоля (ТГМ-13, СТП 2-8-79) и их смеси с монометакрилатами октилметакрилатом (ОМАК СТП 2-15-79), метакрилатом этиленгликоля (МЭГ, ТУ 6-01-1240-80), метоксиэтиленгликоль метакрилатом (МДЭМ, СТП 2-17-79), децилметакрилатом (ДМАК, СТП 2-15-79).

Инициирующая добавка обеспечивает отверждение анаэробной герметизирующей композиции при попадании в зазор между металлическими поверхностями при нарушении контакта с кислородом воздуха.

В состав инициирующей добавки входят гидропероксидный инициатор гидропероксид кумила (ГПК, ТУ 6-01-579,79), гидропероксид трет-бутила (ГПТБ, ТУ 6-01-463-76), сульфимидный ускоритель -о-бензосульфимид (ОБСИ, ТУ 64-6-126-79), ди-бензосульфид (ДБСИ, ТУ 6-09-10-923-73), аминный ускоритель диметиланилин (ДМА, ГОСТ 5655-79), диметил-n-толуидин (ДМПТ, ТУ 6-09-2497,77), диметил-n-анизидин (ДМАН ТУ 6-09-1757-72), дигидроксиэтил-n-толуидин (ДГЭПТ).

Ингибирующая добавка обеспечивает жизнеспособность анаэробной герметизирующей композиции и предохраняет ее от преждевременной полимеризации при хранении.

В состав ингибирующей добавки входят 2,2,6,6-тетраметил-4-оксопиперидин-1-ок- сид (ТМОП, ТУ 6-06-32-304-79), гидрохинон (ГХ, ГОСТ 19627-74), бензохинон (БХ, ТУ 6-09-156-70), нафтохинон (НХ, ТУ 6-09-2520-72), щавелевая кислота (ЩК, ГОСТ 22180-76), 4,4-бис(диметиламино)трифенилметаноксолат (МЗ-малахитовый зеленый, ТУ 6-09-1551-77), динатриевая соль этилендиамин-N, N,N',N'-тетрауксусной кислоты (трилон Б, ГОСТ 10652-73).

В состав анаэробной герметизирующей композиции могут также входить: загустители для повышения вязкости композиции, пластификаторы для варьирования прочностными показателями, красители для придания цветности композиции в видимой части спектра, тиксотропные агенты для придания композиции тиксотропных свойств, и другие добавки, улучшающие функциональные свойства.

Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения составляющих ее компонентов в стеклянном реакторе при комнатной температуре.

Испытания на неподвижных разъемных плоских соединениях проводятся следующим образом. На соприкасающиеся поверхности фланцевого соединения (имитатора) наносят с помощью капельницы или шпателя анаэробную герметизирующую композицию, поверхности соединяют, затягивают фланцевое соединение болтами с помощью динамометрического ключа с крутящим моментом, равным 5,0 Н˙м, и отверждают в течение 24 ч при комнатной температуре. Испытания проводят на монометрическом стенде МП-600 при комнатной температуре. С помощью гидропресса стенда МП-600 ступенчато поднимают давление со скоростью подъема примерно 0,5 МПа/мин. Если гидравлическая среда вытекает из фланцевого соединения, то фиксируют показание манометра в момент пробоя (величина давления пробоя). По достижении давления, равного 30 МПа, дальнейший подъем давления прекращают и имитатор выдерживают при 30 МПа в течение 1 ч. Если за это время не происходит пробоя, то считается, что анаэробная композиция выдержала испытания и надежно герметизирует фланцевое соединение при 30 МПа.

Испытания на неподвижных разъемных резьбовых соединениях проводятся следующим образом. На резьбу штуцера наносится анаэробная герметизирующая композиция, штуцер собирается и отверждается в течение 24 ч при комнатной температуре. Испытания проводят на манометрическом стенде МП-600 при комнатной температуре. С помощью гидропресса стенда МП-600 ступенчато поднимают давление со скоростью подъема примерно 0,5 МПа/мин. Если гидравлическая среда вытекает из резьбы штуцера, то фиксируют показание манометра в момент пробоя (величина давления пробоя). По достижении давления, равного 30 МПа, дальнейший подъем давления прекращают и имитатор выдерживают при 30 МПа в течение 1 ч. Если за это время не происходит пробоя, то считается, что анаэробная композиция выдержала испытания и надежно герметизирует резьбовое штуцерное соединение при 30 МПа.

П р и м е р 1. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 50 мас. ч. ТГМ-3; 50 мас. ч. ОМАК; 1,5 мас.ч. ГПК; 1,0 мас. ч. ОБСИ; 1,0 мас. ч. ДМПТ; 0,05 мас. ч. ТМОП; 0,05 мас. ч. ГХ; 0,1 мас.ч. ЩК; 10 мас. ч. ОП-7; 30 мас. ч. наполнителя-порошкообразного полиэтилена (ПЭНД) и 5 мас. ч. тиксотропного агента аэросила.

Приготовленную анаэробную герметизирующую композицию наносят на соединяемые поверхности фланцевого и резьбового имитаторов. Имитаторы собирают и проводят испытания по методике, описанной выше. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 2. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 100 мас. ч. ТГМ-4; 4,5 мас. ч. ГПТБ; 3,0 мас. ч. ДБСИ; 3,0 мас. ч. ДМА; 0,3 мас. ч. НХ; 0,2 мас. ч. МЗ; 0,05 мас. ч. красителя; 5 мас. ч. ОП-10 и 15 мас. ч. наполнителя порошкообразного полиэтилена (ПЭВД). Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 3. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 40 мас. ч. ДМЭГ; 60 мас. ч. МДЭМ; 0,5 мас. ч. ГПК; 0,8 мас. ч. ОБСИ; 0,7 мас. ч. ДМАН; 0,01 мас. ч. ТМОП; 0,03 мас. ч. БХ; 0,05 мас. ч. трилона Б; 10 мас. ч. пластификатора диоктилфталата (ДСФ); 2 мас. ч. ОС-200; 50 мас. ч. наполнителя порошкообразного ПВХ. Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 4. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 70 мас. ч. ТГМ-3; 30 мас. ч. ДМАК; 2,5 мас. ч. ГПТБ; 1,5 мас. ч. ОБСИ; 1,8 мас. ч. аминного ускорителя дигидроксиэтил-n-толуидина (ДГЭПТ); 0,005 мас. ч. ТМОП; 0,03 мас. ч. НХ; 0,005 мас. ч. ЩК; 0,01 мас. ч. трилона Б; 5 мас. ч. пластификатора дидодецилфталата (ДДДФ); 0,05 мас. ч. красителя; 30 мас. ч. загустителя каучука марки СКН-30 КТРА; 20 мас. ч. олеокс-7; 40 мас. ч. порошкообразного фторопласта (Ф-42). Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 5. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 90 мас. ч. ТГМ-3; 10 мас. ч. МЭГ; 1,0 мас. ч. ГПК; 0,7 мас. ч. ОБСИ; 0,8 мас. ч. ДМПТ; 0,003 мас. ч. ТМОП; 0,002 мас. ч. трилона Б; 0,005 мас. ч. МЗ; 7,0 мас. ч. ОП-10 и 5 мас. ч. наполнителя-порошкообразного фторопласта марки Ф-3. Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 6. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 100 мас. ч. ТГМ-4; 3,5 мас. ч. ГПК; 1,5 мас. ч. ДБСИ; 1,6 мас. ч. ДМА; 0,05 мас. ч. ТМОП; 0,1 мас. ч. ЩК; 0,3 мас. ч. трилона Б; 25 мас. ч. ДОФ; 30 мас. ч. загустителя каучука марки СКД-ГТРА, 0,5 мас. ч. ОП-7 и 30 мас. ч. наполнителя порошкообразного фторопласта марки Ф-40. Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

П р и м е р 7. Анаэробную герметизирующую композицию готовят путем смешения 95 мас. ч. ТГМ-3; 5 мас. ч. ТГМ-13; 2,0 мас. ч. ГПК; 0,8 мас. ч. ОБСИ; 0,7 мас. ч. ДМПТ; 0,3 мас. ч. ГХ; 0,05 мас. ч. МЗ; 3,0 мас. ч. ОС-20; 10 мас. ч. наполнителя порошкообразного Ф-4, 10 мас. ч. наполнителя порошкообразного ПВХ. Испытания проводят по примеру 1. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Использование: для герметизации разъемных неподвижных резьбовых и фланцевых соединений. Сущность изобретения: композиция содержит, мас. ч.: эфир (мет)акриловой кислоты 100; инициирующая добавка 2,0 - 10,5; стабилизирующая добавка 0,01 - 0,5; порошкообразный полимерный наполнитель 5 - 50; неионогенное поверхостно-активное вещество 0,5 - 20. Композиция обладает повышенной герметизирующей способностью. 2 табл.

АНАЭРОБНАЯ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включающая эфир (мет)-акриловой кислоты, инициирующую добавку, стабилизирующую добавку и порошкообразный полимерный наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит неионогенное поверхностно-активное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Эфир (мет)акриловой кислоты 100
Инициирующая добавка 2,0 10,5
Стабилизирующая добавка 0,01 0,5
Порошкообразный полимерный наполнитель 5,0 50,0
Неионогенное поверхностно-активное вещество 0,5 20,0